吳卓庭

吉林省靖宇縣氣象局，吉林靖宇 135200

暴雨是我國(guó)主要的災(zāi)害性天氣之一，其特點(diǎn)是突發(fā)性強(qiáng)，極易引發(fā)洪澇和地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鄉(xiāng)居民的日常生活。我國(guó)暴雨天氣大都是臺(tái)風(fēng)、鋒面及青藏高原東移的西南渦或西北渦引發(fā)的。我國(guó)各個(gè)區(qū)域幾乎每年都會(huì)出現(xiàn)不同強(qiáng)度的暴雨天氣，受雨帶季節(jié)變化的影響較大[1]。

吉林省位于中高緯度地區(qū)，夏季主要降水特點(diǎn)是降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間強(qiáng)、降水時(shí)段集中、局地性強(qiáng)，暴雨主要從平原向山區(qū)過(guò)渡地帶分布。暴雨天氣很容易引發(fā)洪澇災(zāi)害，同時(shí)還會(huì)誘發(fā)滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[2]。因此，通過(guò)對(duì)暴雨天氣過(guò)程成因進(jìn)行全面分析，以加深氣象學(xué)者與業(yè)務(wù)人員對(duì)暴雨天氣成因和機(jī)制的認(rèn)識(shí)，提高暴雨天氣預(yù)報(bào)水平，降低災(zāi)害損失，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展[3-5]。

1 天氣實(shí)況

2019年8月5日中午開(kāi)始，在臺(tái)風(fēng)“羅莎”外圍水汽和高空槽的共同作用下，吉林省中東部，尤其是延邊東部有明顯的降雨天氣出現(xiàn)。截至16日12:00，過(guò)程降水量超過(guò)100 mm的有11站、50.0～99.9 mm的有97站，25.0～49.9 mm的有203站。降雨量前10位：琿春防川村131.5 mm、琿春129.5 mm、汪清大坎子村122.4 mm、汪清117.9 mm、琿春河?xùn)|村116.4 mm、羅子溝111.6 mm、汪清明月溝108.2 mm、琿春大六道溝村105.5 mm、圖們河北村104.3 mm、圖們永昌村101.9 mm。最大小時(shí)雨強(qiáng)30 mm，出現(xiàn)在汪清大坎子村。全省平均26.5 mm，地區(qū)分布：延邊61.9 mm、白山38.1 mm、長(zhǎng)白山保護(hù)區(qū)26.5 mm、四平21 mm、通化10.6 mm、其他地區(qū)不足10 mm。此次暴雨天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣，給吉林省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水利基礎(chǔ)設(shè)施和城市交通運(yùn)輸均產(chǎn)生了不同程度的影響。

2 環(huán)流形勢(shì)

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)

2019年8月13日20:00，500 hPa有一明顯的冷渦出現(xiàn)在貝加爾湖附近，有一深槽出現(xiàn)在下部的蒙古國(guó)中部至廣東省一帶，此時(shí)“北渦南槽”的形勢(shì)極為突出。在日本島南部附近是十號(hào)臺(tái)風(fēng)“羅莎”所在位置，加快了海上副熱帶高壓向東撤退的速度，在吉林省中部和南部區(qū)域則分布有副熱帶高壓脊區(qū)，吉林省中部存在5 800 gpm位勢(shì)線。結(jié)合溫度與風(fēng)場(chǎng)可知，高度槽比溫度槽提前，冷空氣則在渦后西北氣流的作用下將其朝著槽區(qū)推送，促進(jìn)了槽的發(fā)展加強(qiáng)。至14日08:00，貝加爾湖冷渦穩(wěn)定維持，南槽南壓；相較于之前，臺(tái)風(fēng)北進(jìn)趨勢(shì)明顯，使得副熱帶高壓繼續(xù)東退，副熱帶高壓脊區(qū)略微南壓，吉林省中南部則分布有5 800 gpm位勢(shì)線；冷槽南壓后仍要比高度槽落后；在河北省附近的風(fēng)場(chǎng)則有一切變線形成，且呈現(xiàn)西南至偏北走向。14日20:00，北渦整體向東轉(zhuǎn)移，南槽繼續(xù)向南移動(dòng)；而臺(tái)風(fēng)北部則登陸日本島區(qū)域，副熱帶高壓始終維持不變，脊區(qū)南落趨勢(shì)不太明顯，此時(shí)的5 800 gpm位勢(shì)線則出現(xiàn)在通化到樺甸一帶；冷槽比高度槽略微滯后，前部的-4℃線已經(jīng)進(jìn)入吉林省中南部地區(qū)，風(fēng)切變線從河北省不斷向東轉(zhuǎn)移，最后到達(dá)遼寧省中部，切變頭部則出現(xiàn)在四平西部，此時(shí)的吉林省南部以西南風(fēng)為主，風(fēng)速有明顯增大趨勢(shì)。

15日08:00，北渦后部等高線以經(jīng)向分布為主，渦后存在不斷加強(qiáng)的偏北氣流，槽后西北氣流強(qiáng)度增加，南槽轉(zhuǎn)斜槽，提升了斜壓性水平，臺(tái)風(fēng)主體已經(jīng)移動(dòng)至日本島，副熱帶高壓脊區(qū)向東撤退后從吉林省移出。吉林省的溫度鋒區(qū)維持不變，風(fēng)切變南壓趨勢(shì)不明顯，此時(shí)吉林省的降水強(qiáng)度較大。至15日20:00，北渦后部強(qiáng)度加大，同時(shí)還有新的槽區(qū)形成，在南壓后，原槽區(qū)強(qiáng)度減弱，位置仍舊在吉林省中南部，西南急流最終到達(dá)吉林省東部。

200 hPa高度處，13日20:00，內(nèi)蒙古至黑龍江北部一帶存在高空急流，而黑龍江省北部則是主要核區(qū)，風(fēng)速在50 m/s左右，此時(shí)的急流軸右側(cè)是吉林省所在區(qū)域；14日08:00，急流南壓，急流核逐漸消失，吉林省位于急流區(qū)內(nèi)；20:00，急流軸南壓，同時(shí)黑龍江中北部有新的急流核出現(xiàn)，而吉林省的急流消失不見(jiàn)；15日08:00，急流軸繼續(xù)南壓，核區(qū)北抬，出口區(qū)右側(cè)仍舊是吉林省中南部所在位置；20:00，急流軸北抬，吉林省中南部位置不變，且正散度中心不斷南移，加強(qiáng)了低空動(dòng)力抽吸作用，為短時(shí)強(qiáng)降水天氣提供了有利的動(dòng)力條件。

2.2 海平面氣壓場(chǎng)和低層風(fēng)場(chǎng)

結(jié)合13日20:00海平面氣壓場(chǎng)，有一較弱的低壓中心出現(xiàn)在渤海灣附近。該中心是九號(hào)臺(tái)風(fēng)減弱后的低壓，倒槽北伸后達(dá)到吉林省大部分地區(qū)，10號(hào)臺(tái)風(fēng)從海上不斷北上；結(jié)合850 hPa風(fēng)場(chǎng)可知，朝鮮半島以偏南急流為主，遼寧省北部主要是東北氣流，且在遼寧省有風(fēng)切變形成；14日08:00，弱低壓逐漸消失，倒槽強(qiáng)度不斷減弱，十號(hào)臺(tái)風(fēng)逐漸向北轉(zhuǎn)移；朝鮮半島到吉林省南部以西南急流為主，風(fēng)切變向東轉(zhuǎn)移后到達(dá)吉林省中部；14日20:00，北上的十號(hào)臺(tái)風(fēng)不斷伸向渤海灣，九號(hào)臺(tái)風(fēng)倒槽趨于消失，西南急流維持在朝鮮半島至吉林省南部一帶，同時(shí)與吉林省北部至遼寧省沿線的東北氣流形成了切變線；15日08:00，在十號(hào)臺(tái)風(fēng)北上的過(guò)程中，臺(tái)風(fēng)倒槽到達(dá)吉林省中南部，風(fēng)切變移動(dòng)至吉林省中部偏南地區(qū)；20:00，臺(tái)風(fēng)中心東移，臺(tái)風(fēng)倒槽南落，偏南急流最終到達(dá)吉林省東部，而黑龍江中部存在切變線。850 hPa風(fēng)切變區(qū)幾乎與臺(tái)風(fēng)倒槽重疊，且在重疊區(qū)內(nèi)是短時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)，說(shuō)明低空急流位置和維持時(shí)間直接影響著短時(shí)強(qiáng)降水。

3 物理量場(chǎng)診斷分析

3.1 熱力條件

3.1.1 假相當(dāng)位溫結(jié)合850 hPa低空處的水平位置假相當(dāng)位溫分布情況來(lái)看，14日20:00，高能中心幾乎與臺(tái)風(fēng)中心重合，高能舌從中心沿著朝鮮半島向北伸展，隨后折向吉林省南部，最后出現(xiàn)在通化至白山一線，吉林省中部則是能量鋒區(qū)所在位置；15日02:00（圖1a），在吉林省南部，高能舌不斷朝著東部和北部方向擴(kuò)展，且中部的能量鋒區(qū)強(qiáng)度不斷加大；15日08:00（圖1b），高能舌回縮，能量鋒區(qū)南壓至吉林省中南部，密集度減弱；14:00，高能中心區(qū)域面積縮小，吉林省中南部仍舊存在能量鋒區(qū)；20:00，高能中心向東轉(zhuǎn)移，位于吉林省東南部的高能舌到達(dá)東部地區(qū)，能量鋒區(qū)北抬趨勢(shì)明顯。高能區(qū)南退、能量鋒區(qū)南壓及減弱時(shí)是強(qiáng)降水發(fā)生的主要時(shí)段，大降水落區(qū)與高能區(qū)外圍和能量鋒區(qū)過(guò)渡區(qū)始終保持一致。

圖1 2019年8月15日02:00（a）、08:00（b）850 hPa假相當(dāng)位溫分布圖

3.1.2 K指數(shù)14日20:00日本海附近有大值區(qū)存在，中心值高達(dá)40℃，吉林省南部有大值中心存在，K指數(shù)超過(guò)36℃，而北部地區(qū)則存在小值中心；15日02:00（圖2a），吉林省南部的大值中心與日本海K指數(shù)大值中心互通，之后形成舌區(qū)，36℃等值線較為平直，并在遼源附近不斷朝著中心彎曲，北部松原地區(qū)有小值中心存在；08:00（圖2b），K指數(shù)大值區(qū)36℃等值線向中心彎曲明顯；14:00，朝鮮半島北部有40℃中心存在，在吉林省中部地區(qū)存在36℃等值線，且始終保持平直，而吉林省中南部則出現(xiàn)了小值中心，K指數(shù)為32℃，兩側(cè)的等值線不斷朝著中心位置彎曲。15日02:00～14:00，36℃等值線不斷向中心彎曲，分布位置與強(qiáng)降水落區(qū)始終保持一致，說(shuō)明彎曲區(qū)域是冷暖空氣交綏的主要位置。

圖2 2019年6月15日02:00（a）、08:00（b）K指數(shù)的分布

吉林省此次暴雨天氣落區(qū)主要在柳河至樺甸沿線上，14日20:00，在42°N～44°N區(qū)域內(nèi)等危險(xiǎn)密集區(qū)，該區(qū)域以偏南風(fēng)為主，等位線位置偏北，地面暖鋒在吉林省中部和南部地區(qū)出現(xiàn)，低空西北氣流逐漸進(jìn)入46°N附近，而45°N附近存在垂直風(fēng)切變。因此，近地面風(fēng)向轉(zhuǎn)變時(shí)，說(shuō)明冷空氣開(kāi)始活動(dòng)，高空風(fēng)場(chǎng)中主要是風(fēng)切變南壓，在風(fēng)切變右側(cè)區(qū)域則是強(qiáng)降水落區(qū)。

3.2 水汽條件

9月14日20:00，700 hPa中低空處的比濕大值中心出現(xiàn)在日本南部，與臺(tái)風(fēng)環(huán)流之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，濕舌經(jīng)過(guò)朝鮮半島西南側(cè)后，不斷朝著北側(cè)和延邊州東部伸展。此時(shí)在吉林省中部存在比濕大值中心，高達(dá)10 g/kg，吉林省南部的比濕數(shù)值則在9～10 g/kg之間；15日02:00，海上的比濕中心北抬趨勢(shì)不太明顯，濕舌大值中心從朝鮮半島南部北伸至吉林省中南部，濕度條件不斷增大（圖3a）；08:00，濕舌中心南退時(shí)到達(dá)通化至白山一帶，吉林省中南部比濕數(shù)值下降。

水汽通量在反映水汽充足與否的同時(shí)，還能對(duì)后續(xù)補(bǔ)充情況進(jìn)行判斷。結(jié)合此次暴雨天氣700 hPa處的水汽通量數(shù)值來(lái)看，在14日20:00，水汽通量中心同臺(tái)風(fēng)之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且臺(tái)風(fēng)中心不斷向四周流出，外圍有2支次一級(jí)的水汽通量區(qū)出現(xiàn)：一支出現(xiàn)在20°N附近，主要是海洋水汽沿著臺(tái)風(fēng)外圍朝著臺(tái)風(fēng)東側(cè)流入；還有一支則是從臺(tái)風(fēng)北側(cè)流入朝鮮半島，且轉(zhuǎn)向后進(jìn)入吉林南部；15日02:00，臺(tái)風(fēng)中心北抬，2支水汽通量也隨之北抬，而北支水汽通量幾乎占據(jù)整個(gè)吉林省中部和南部地區(qū)。隨著時(shí)間的推移，至08:00，北支水汽通量強(qiáng)度減弱，同時(shí)還有南退趨勢(shì)，頭部出現(xiàn)在吉林省中南部，還有水汽通量輻合，同短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)段有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖3b）；14:00，北支水汽通量強(qiáng)度減弱并向東轉(zhuǎn)移，最后到達(dá)延邊地區(qū)。在此過(guò)程中，南支水汽始終維持少動(dòng)，而來(lái)自南海和西太平洋的水汽不斷朝著臺(tái)風(fēng)區(qū)輸送水汽，之后輸送到吉林省南部。因此，臺(tái)風(fēng)水汽是此次暴雨天氣的主要水汽來(lái)源，而間接來(lái)源則是中國(guó)南海與西太平洋水汽。

圖3 2019年8月15日02:00（a）和08:00（b）700 hPa的比濕和水汽通量

3.3 動(dòng)力條件

結(jié)合700 hPa處的上升運(yùn)動(dòng)可知，14日20:00，吉林省北部的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)較為明顯，中部以下沉區(qū)為主；15日02:00，吉林省中部表現(xiàn)為較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，中南部是弱的下沉區(qū)；08:00，吉林省中南部上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大，通化市北部表現(xiàn)為強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)；14:00，吉林市至通化一帶以上升區(qū)為主。由此說(shuō)明，15日02:00～14:00，低空抬升運(yùn)動(dòng)一直存在，尤其是08:00的強(qiáng)上升中心較為明顯，與200 hPa高空處的輻散相對(duì)應(yīng)，進(jìn)而形成高低空抽吸效應(yīng)，為強(qiáng)降水天氣的發(fā)生發(fā)展提供了有利條件。

4 結(jié)論

（1）此次暴雨天氣過(guò)程是在臺(tái)風(fēng)“羅莎”外圍水汽和高空槽的共同作用下產(chǎn)生的，200 hPa高空急流入口右側(cè)對(duì)反氣旋環(huán)流的生成和發(fā)展有促進(jìn)作用，與正散度中心有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；500 hPa西風(fēng)槽、西太平洋副熱帶高壓及臺(tái)風(fēng)共同作用，對(duì)西南急流強(qiáng)度的增大和冷暖空氣交綏極為有利；850 hPa風(fēng)切變區(qū)幾乎與臺(tái)風(fēng)倒槽重疊，且在重疊區(qū)內(nèi)是短時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)，說(shuō)明低空急流位置和維持時(shí)間會(huì)直接影響短時(shí)強(qiáng)降水。

（2）高能區(qū)南退、能量鋒區(qū)南壓及減弱時(shí)是強(qiáng)降水發(fā)生的主要時(shí)段，大的降水落區(qū)與高能區(qū)外圍和能量鋒區(qū)過(guò)渡區(qū)始終保持一致。

（3）700 hPa中低空處的比濕大值中心出現(xiàn)在日本南部，與臺(tái)風(fēng)環(huán)流之間有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，濕舌經(jīng)過(guò)朝鮮半島西南側(cè)后，不斷朝著北側(cè)及延邊州東部伸展；臺(tái)風(fēng)水汽是此次暴雨天氣的主要水汽來(lái)源，而間接來(lái)源則是中國(guó)南海與西太平洋水汽。

（4）15日02:00～14:00，低空抬升運(yùn)動(dòng)一直存在，尤其是08:00的強(qiáng)上升中心較為明顯，與200 hPa高空處的輻散相對(duì)應(yīng)，進(jìn)而形成高低空抽吸效應(yīng)，為強(qiáng)降水天氣的發(fā)生和發(fā)展提供了有利的動(dòng)力和熱力條件。